KR102623194B1 - 에어로졸 발생을 위한 유도 가열식 소모품 - Google Patents

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피터 우허마이스터
앤드류 로건
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제이티 인터내셔널 소시에떼 아노님
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Abstract

에어로졸 발생을 위한 유도 가열식 소모품(100)으로서, 소모품(100)은 입자 형태의 제3 에어로졸 형성 기질(108), 및 복수의 입자 형태의 발열체를 포함하며, 발열체는 강성 발열체(106)를 수득하기 위한, 에어로졸 형성 기질(102)과 발열체(104)의 조합물이고, 강성 에어로졸 형성 기질 층은 발열체 층의 강성률보다 더 큰 강성률을 갖는다.

Description

에어로졸 발생을 위한 유도 가열식 소모품
본 개시물은 에어로졸 발생을 위한 유도 가열식(inductively heatable) 소모품에 관한 것이다. 특히, 소모품은 에어로졸 발생을 위한 유도 가열 장치에 사용하기에 적합하다. 또한, 본 개시물의 실시형태는 유도 가열식 소모품을 제조하는 방법 및 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다.
최근에는 흡입을 위한 증기를 생성하기 위해 기화성 물질을 연소시키는 대신에 가열하는 장치가 소비자들에게 대중화되었다.
전기 가열식 흡연 장치에서, 예를 들어 에어로졸 형성제로서 글리세린 및 담배 입자를 포함하는 담배 시트로 제조된 담배 플러그(tobacco plug)가 가열식 블레이드(heatable blade)에 의해 가열된다. 사용 시에, 플러그 재료가 가열된 블레이드와 긴밀하게 열 접촉되도록, 담배 플러그가 블레이드 상으로 압착된다. 에어로졸 발생 장치에서, 담배 플러그는 바람직하게는 통상적인 담배에서와 같이 담배를 연소시키지 않으면서, 플러그 재료의 휘발성 화합물을 증발시키도록 가열된다. 그러나, 에어로졸 발생을 위한 플러그의 먼 주변 영역을 가열하기 위해, 가열 블레이드에 인접한 재료가 과도하게 가열되어야 하므로, 블레이드 부근에서의 담배의 연소가 완전히 방지되지 않을 수 있다.
에어로졸 형성 기질(substrate)을 위해 유도 가열을 사용하는 것이 제안되었다. 또한, (WO 2015/177252에서와 같이) 발열체(susceptor)의 별개의 작은 입자가 그 내부에서 분산되는 압착된 담배 시트 형태의 유도 가열식 담배 제품을 제공하는 것이 제안되었다.
그러나, 이러한 솔루션은 몇 가지 단점이 있으며, 예를 들어, 발열체의 작은 입자를 조작하기가 어려울 수 있다는 단점이 있다. 다른 단점은, 일반적으로 비용상의 이유로, 발열체의 이러한 입자가 초박형임을 고려하면, 압착된 담배 재료 시트 내에서 이러한 작은 입자를 균일하게 분포시키거나 혼합하는 것이 어려울 수 있다는 점이다. 따라서, (WO 2017/178394에서와 같이) 담배 제품의 제조 공정 동안 이러한 입자의 조작의 어려움도 증가한다. 또한, 발열체로부터 담배 재료로의 균일한 열을 달성하는 것이 어려워진다. 따라서, 담배 제품으로부터 최적화된 에어로졸 발생. 따라서, 이러한 단점을 해결할 필요가 있다.
본 개시물의 제1 양태에 따라, 에어로졸 발생을 위한 유도 가열식 소모품이 제공된다. 소모품은 향미 형성 입자, 및 복수의 발열체 입자 형태의 발열체를 포함한다. 각각의 발열체 입자는 강성 발열체 입자를 수득하기 위한, 강성 에어로졸 형성 기질 층과 발열체 층의 조합물이며, 강성 에어로졸 형성 기질 층은 발열체 층의 강성률보다 더 큰 강성률을 갖는다.
바람직하게는, 각각의 강성 발열체 입자의 강성률은 기질 층의 강성률과 실질적으로 동일하다.
이 경우, 에어로졸 발생을 위한 유도 가열식 소모품(100)이 제공되고, 소모품(100)은 향미 형성 입자, 및 복수의 발열체 입자 형태의 발열체를 포함하며, 각각의 발열체 입자는, 조합되는 기질의 강성률과 실질적으로 동일한 강성률을 갖는 제1 강성 발열체 입자(106)를 수득하기 위한, 강성 에어로졸 형성 기질 층(102)과 발열체 층(104)의 조합물이라는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 따라서, 이러한 유도 가열식 소모품도 본원에 별도로 개시되는 본 발명의 일 양태이다. 이는 예를 들어, (기질 층과 발열체 층의 조합물인) 강성 발열체 입자의 전체 강성률에 대한 발열체 층의 기여가 작거나 무시할 수 있는 발열체 층의 강성률 및/또는 강도에 비해, 충분히 큰 강성률 및/또는 강도를 기질 층에 제공함으로써 달성될 수 있다.
바람직하게는, 조합물의 강성률, 즉 수득된 강성 발열체 입자의 강성률은 기질 층의 강성률의 110% 이하이며(즉, 조합물은 단독 기질 층보다 10% 초과로 더 강성이어서는 안됨), 보다 바람직하게는 조합물은 단독 기질 층의 강성률의 105% 이하이어야 한다. 가장 유리하게는, 강성 발열체 입자는 1% 이하의 차 내에서, 발열체 층이 조합되는 기질의 강성률과 동일한 강성률을 가질 수 있다. 이는 예를 들어, 50 미크론 미만의 초박형 발열체 층을 사용하는 경우 간편하게 달성될 수 있다(조리에 사용되는 통상적인 알루미늄 포일은 전형적으로 비교적 낮은 강성률을 가지며, 두께가 약 6 미크론 내지 최대 약 200 미크론까지 다양하다는 점을 유의한다).
담배 에어로졸 형성 기질은 발열체 입자의 용이한 조작을 가능하게 하기 위해 필요한 강성률을 발열체에 제공한다. 담배 에어로졸 형성 기질은 강성 발열체의 입자와 에어로졸 형성 기질의 입자의 혼합을 원활하게 하기 위해 필요한 강성률을 발열체에 제공한다. 따라서, 에어로졸 기질의 입자를 통한 발열체의 강성 입자의 균일한 분포를 유발한다. 따라서, 에어로졸 발생을 최적화한다.
발열체 입자의 전단 강도는 적어도 250 메가-파스칼(MPa)일 수 있거나/일 수 있고, 발열체의 절단 폭은 예를 들어, 전형적인 담배 제조 공정 동안 발생하는 수직 응력 하에서 입자 컬링(curling)의 위험을 최소화하기 위해 필요한 만큼일 수 있다(예를 들어, 적어도 0.5 밀리미터). 이는 각각의 발열체 입자를 형성하는 조합된 기질 및 발열체 층, 또는 발열체 층의 컬링을 최소화한다. 결과적으로, 이는 감소된 컬링이 발열체 입자의 변형을 제한함으로써, 더 많은 컬링이 발생하는 경우보다 발열체 입자들 사이의 거리를 더 균일하게 유지시키기 때문에, 소모품의 가열 동안 형성되는 핫 스폿을 감소시킨다. 예를 들어, 절단 폭을 증가시킴으로써 컬링이 감소됨을 확인하였다.
또한, 에어로졸 형성 기질 층은, (발열체에 의해 활성화될 때, 글리세린, 프로필렌글리콜, 담배 향미제 및 이들의 조합물과 같은 베이핑 작용제(vaping agent)로부터 증기를 발생시키면서) 유도 가열되는 경우 발열체 성분에 의해 생성되는 (높은) 온도를 견디도록 제조될 수 있고, 고온 발열체와의 직접적인 접촉으로부터 규격 담배를 단열시킬 수 있으며, 그렇지 않으면 규격 담배를 연소시킬 수 있다.
강성 시트는 적어도 제1 에어로졸 형성 기질 시트, 발열체 시트를 포함할 수 있다. 이 경우, 발열체 및 에어로졸 형성 기질의 시트들은 함께 부착되도록 배치된다. 따라서, 에어로졸 형성 기질 시트는 박형 발열체 층의 강성률을 증대시킨다. 발열체 층은 기질 상에 잘 결합되어 헐거워지지 않는다.
각각의 발열체 입자의 각각의 기질 층 및 각각의 발열체 층은, 각각의 미리 형성된 (고형물) 시트의 적어도 일부(즉, 전부 또는 일부)일 수 있다. 각각의 발열체 입자의 기질 층 및 발열체 층은 정렬된 외측(즉, 외부) 둘레를 가질 수 있다. 상기 외측 둘레는 서로 평행할 수 있으며, 각각의 면과의 정렬된 법선(즉, 기하학적 법선)을 갖는 각각의 상기 층의 외면에 의해 제공될 수 있다.
기질 층이 발열체 층과 조합되기 전에, 기질 층이 원하는 강성률을 갖는 것이 바람직하다. 복수의 발열체 입자는 균일한 크기 및/또는 형상 및/또는 체적일 수 있다. 이는 복수의 입자를 사용할 때 더 균일한 가열이 제공될 수 있게 함으로써, 가열 시에 핫 스폿을 방지하고, 이에 따라 가열 동안 임의의 재료를 연소시킬 위험을 감소시킨다.
각각의 발열체 입자는 전단(sheared) 발열체 입자일 수 있다. 이는 예를 들어 절단으로 인해, 입자가 전단 변형을 받았음을 의미하는 것으로 의도된다. 각각의 발열체 층 및/또는 각각의 기질 층은, 각각 전단 발열체 층 및/또는 전단 기질 층일 수 있다. 이러한 입자 또는 층을 제조하기 위해, 층은 전단 가능할 필요가 있으며, 이는 예를 들어, 슬러리와 같은 액상 또는 액상형 재료인 비-고형물이 아니라, 예를 들어 고형물이기 때문에, 이들이 한정된 형상을 가져야 함을 의미한다. 전단 가능함으로써, 입자/층(들)의 제조 시에 응고 단계가 필요하지 않기 때문에, 입자/층(들)의 더 신속한 제조가 가능하다. 이는 또한 발열체의 에어로졸 및/또는 수분 함량이 제조 공정 동안 감소되지 않음으로써, 발열체/층(들)이 이들의 본래의 특성을 유지할 수 있게 하고, 제조 공정에 의해 저하되지 않도록 할 수 있음을 의미한다. 또한, 전단됨으로써, 입자/층의 형상은 보다 균일하다. 전술한 바와 같이, 개선된 균일성은 복수의 입자를 사용할 때 더 균일한 가열이 제공될 수 있게 한다. 이는 전술한 이점을 제공한다.
유도 가열식 소모품은 에어로졸 형성 기질 및 발열체의 시트를 통하여 연장되는 천공을 포함할 수 있다. 천공은 에어로졸 발생 장치에서 사용 동안 유도 가열식 소모품을 통하는 공기 흐름을 유리하게 촉진하며, 표피 효과로 인해 가열 효율을 유리하게 개선할 수 있다. 천공은 결과적인 유도 가열식 소모품의 공극률, 및 이에 따른 공기 투과율이 신중하게 제어 및 최적화될 수 있게 한다. 예를 들어, 소모품은 약 50 내지 약 20,000 CORESTA 단위(CU) ± 10%의 공기 투과율을 가질 수 있다(1 CORESTA 단위는 분당 입방 센티미터(cm3/분)의 공기의 체적 유량으로서, 1 킬로 파스칼(kPa)의 인가된 압력차로 1 센티미터의 기질 샘플을 통과함).
대안적으로, 강성 발열체는 제2 에어로졸 형성 기질 시트를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 강성 발열체 및 제2 에어로졸 형성 기질 시트는 제2 강성 발열체 시트를 수득하기 위해 함께 부착되도록 배치된다. 이러한 배치에서, 제2 강성 시트는 바람직하게는, 발열체 시트의 강성률과 실질적으로 동일하거나 발열체 시트의 강성률보다 더 큰 강성률을 갖는다. 이는 조합물(즉, 발열체 시트와 조합되는 제1 및 제2 기질 시트)의 강성률을 추가로 증가시키는 장점이 있다. 결과적으로, 이는 결과적인 발열체 입자의 증가된 강성률을 제공하므로, 에어로졸 형성 기질의 입자와 발열체 입자의 혼합을 원활하게 한다. 따라서, 혼합물의 균일성을 증가시킨다. 따라서, 에어로졸 발생을 최적화한다.
발열체는 강성 발열체 시트를 형성하기 위해 에어로졸 형성 기질에 내장될 수 있다. 이는 발열체가 에어로졸 형성 재료에 잘 결합될 수 있게 하여 헐거워지지 않는다.
각각의 발열체 층과 각각의 기질 층 사이에 접착제가 제공될 수 있다. 이는 각각의 발열체 입자의 층들을 함께 부착하는 수단을 제공한다. 접착제는 기질 층 및 발열체 층의 재료와 다른 재료로 제공될 수 있다.
본 발명에 따라, 부착 또는 조합 또는 내장된다는 용어는 프린팅, 접착, 적층, 결합(binding), 점착(sticking) 중의 기술을 포함할 수 있다.
본 발명에 따라, 발열체의 입자는 제1 또는 제2 강성 발열체 시트를 입자의 형태로 절단함으로써 수득될 수 있다.
본 발명에 따라, 제1 강성 발열체 시트의 입자와 에어로졸 형성 기질의 입자는 실질적으로 균일한 혼합물(즉, 발열체 입자가 혼합물 내에서 대략적으로 균일하게 분포됨)을 수득하기 위해 함께 혼합될 수 있다. 강성 발열체 및 에어로졸 기질의 입자의 실질적으로 균일한 분포는 최적화된 에어로졸 발생을 가능하게 한다.
대안적으로, 제2 강성 발열체 시트의 입자와 에어로졸 형성 기질의 입자는 실질적으로 균일한 혼합물을 수득하기 위해 함께 혼합될 수 있다. 강성 발열체 및 에어로졸 기질의 입자의 균일한/고른 분포는 최적화된 에어로졸 발생을 가능하게 한다.
전형적으로, 소모품 내의 발열체는 교번 자기장으로서 전달된 에너지를 열로 변환하는 기능을 갖는다. 발열체가 이러한 방식으로 발생시킬 수 있는 열량(즉, 발열체 입자의 총량)은 가열 성능으로 지칭된다. 가열 성능은, 주변 에어로졸 형성 기질/재료에 열을 전달하는 발열체의 성능이며, 특히 발열체 층의 성능이다.
전형적으로, 발열체 층은, 인접한 강성 에어로졸 형성 기질 시트(들) 내의 긴밀하게 접촉된 또는 근위의 에어로졸 형성 재료 및 에어로졸 형성제를 주로 전도성으로 가열한다. 발열체 층과 에어로졸 형성 기질 시트(들) 사이의 긴밀한 열 접촉은 인접한 강성 에어로졸 형성 기질 시트(들)의 온도를 훨씬 초과하는 온도에 발열체 층이 도달하는 것을 방지하며, 이러한 온도는 실질적으로 에어로졸 형성 기질의 비등점(즉, 에어로졸 형성 기질 시트 내에 포함된 식물성 글리세롤 및/또는 프로필렌 글리콜과 같은 습윤제의 비등점) 근처에서 유지된다. 발열체 입자는 혼합물의 다른 성분(예를 들어, 담배 입자와 같은, 주변 에어로졸 형성 입자)과 긴밀하게 열 접촉되지 않을 수 있으므로, 이러한 입자로의 열 전도율은 상당히 작을 수 있지만, 발열체 층과 긴밀하게 열 접촉되는 에어로졸 형성 기질 층으로부터 발생된 증기는 대류에 의해 주변 입자를 효율적으로 가열하므로, 원하는 향미제 및 니코틴과 같은 다른 원하는 성분을 방출하도록, 에어로졸 형성 기질로부터 발생된 증기에 혼입될 수 있는 휘발성 성분을 생성하는 온도까지 주변 입자가 신속하게 도달하게 할 수 있다. 따라서, 가열 성능은 발열체 층과 이의 인접한 에어로졸 형성 기질 시트 사이의 열 접촉의 정도 및 재료에 따라 좌우된다. 바람직하게는, 주변 입자는, 통과 증기 내에 및/또는 증기로부터 형성된 응축 에어로졸 내에 용이하게 혼입되는 원하는 향미제 및 자극제 성분을 제조하기 위한 Ploom Tech® 장치와 같은 당업계에 알려진 하이브리드 장치로 제조된 것과 같은, 특수 처리된 담배 입자일 수 있다.
본 발명에 따른 소모품에서, 강성 발열체의 입자는 바람직하게는 에어로졸 형성 기질의 입자에서 균일하게 분포된다. 이에 의해, 에어로졸 형성 기질에서의 균일한 가열 성능이 달성될 수 있으므로, 에어로졸 형성 기질 및 소모품에서 균일한 열 분포를 발생시킴으로써, 소모품에서 균일한 온도 분포를 유발할 수 있다.
본원에서 일정한 또는 균일한 온도 분포의 소모품은 소모품의 단면에 걸쳐서 실질적으로 유사한 온도 분포를 갖는 소모품으로 이해된다. 이는 에어로졸 증기 발생을 최적화시킨다. 바람직하게는, 소모품은 예를 들어, 소모품의 중앙 영역 및 주변 영역과 같은, 소모품의 상이한 영역에서의 온도가 50% 미만, 바람직하게는 30% 미만만큼 상이하도록 가열될 수 있다.
본 발명에 따라, 강성 발열체의 입자의 형상 및 에어로졸 형성 기질의 입자의 형상은, 라인, 스트랜드(strand), 작은 정사각형과 같은 다각형, 디스크와 같은 곡선, 타원형, 환형, 원형을 포함할 수 있다. 강성 발열체의 원형 또는 환형 형상의 입자는 교번 자기장에 반응하여 와전류를 가장 효과적으로 발생시키는 경향이 있으므로, 소모품의 가열 성능을 증대시키기 때문에 특히 바람직하다.
본 발명에 따라, 제1 또는 제2 에어로졸 형성 기질 시트는, 담배, 담배 파생물, 발포 담배(expanded tobacco), 담배 추출물, 균질 담배, 담배 대용물, 또는 이들의 임의의 조합물을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 재생 담배 종이는 제조하기에 더 용이한 장점이 있다. 재생 담배 유형은, 셀룰로오스 섬유, 담배 줄기 섬유(stalk fibres), 및 탄산칼슘(CaCO3)과 같은 무기 충전제 중 어느 하나 이상 및 담배를 포함한다.
본 발명에 따라, 에어로졸 발생을 위한 유도 가열식 소모품에서, 소모품은 제3 에어로졸 형성 기질을 포함할 수 있다. 제3 에어로졸 형성 기질은 입자 형태일 수 있고, 발열체는 복수의 입자 형태일 수 있으며, 발열체는, 조합되는 기질의 강성률과 실질적으로 동일한 강성률을 갖는 강성 발열체를 수득하기 위한, 에어로졸 형성 기질과 발열체의 조합물이다. 제3 에어로졸 형성 기질 시트는, 담배, 담배 파생물, 발포 담배, 담배 추출물, 균질 담배, 담배 대용물, 재생 담배, 또는 이들의 임의의 조합물을 포함할 수 있다.
본 발명에 따라, 에어로졸 형성 기질은 하나 이상의 에어로졸 형성제를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성제는 사용 시에, 조밀하고 안정적인 에어로졸의 형성을 촉진하고, 유도 가열 장치의 작동 온도에서 열 열화에 실질적으로 저항성인, 임의의 적합한 알려진 화합물 또는 화합물들의 혼합물일 수 있다.
에어로졸 형성제는 폴리올, 글리콜 에테르, 폴리올 에스테르, 에스테르, 및 지방산으로부터 선택될 수 있으며, 이하의 화합물 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 글리세린, 에리트리톨, 1,3-부틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 트리에틸 시트레이트, 프로필렌 카보네이트, 에틸 라우레이트, 트리아세틴, 메소-에리트리톨, 디아세틴 혼합물, 디에틸 수베레이트, 트리에틸 시트레이트, 벤질 벤조에이트, 벤질 페닐 아세테이트, 에틸 바닐레이트, 트리부틸린, 라우릴 아세테이트, 라우르산, 미리스트산, 1,3-프로판디올 및 프로필렌 글리콜.
본 발명에 따라, 에어로졸 형성 기질은 향미제(flavourant)와 같은, 다른 첨가제 및 원료를 포함할 수 있다. 에어로졸 형성 기질은 바람직하게는, 니코틴 및 적어도 하나의 에어로졸 형성제를 포함한다. 바람직한 실시형태에서, 에어로졸 형성제는 글리세린이다. 에어로졸 형성 기질과 열적으로 근접하는 발열체 재료는 더 효율적인 가열을 가능하게 하므로, 더 높은 작동 온도에 도달될 수 있다. 더 높은 작동 온도는, 알려진 시스템에 사용되는 에어로졸 형성제와 비교하여, 개선된 에어로졸을 제공하는 에어로졸 형성제로서 글리세린이 사용될 수 있게 한다. 본 발명에 따른 에어로졸 형성 기질의 일 실시형태에서, 제2 발열체 재료의 제2 퀴리 온도는, 유도 가열될 때 에어로졸 형성 기질의 전체 평균 온도가 240℃를 초과하지 않도록 선택될 수 있다. 여기서, 에어로졸 형성 기질의 전체 평균 온도는, 에어로졸 형성 기질의 중앙 영역 및 주변 영역에서의 다수의 온도 측정치의 산술 평균으로 정의된다. 전체 평균 온도에 대한 최대값을 사전 정의함으로써, 에어로졸 형성 기질은 에어로졸의 최적 생성에 맞춤화될 수 있다.
담배 소모품의 평균 온도는 약 30℃ 내지 약 240℃일 수 있다. 이는 특히, 에어로졸 형성제로서 글리세린을 갖는 재생 담배 또는 균질 담배 재료로 제조된 담배 시트에서, 특히 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같은 캐스트 잎(cast leaf)에서, 바람직한 양의 휘발성 화합물이 생성되는 온도 범위인 것으로 확인되었다. 이러한 온도에서 소모품의 개별 영역의 실질적인 과열은 이루어지지 않지만, 발열체 입자가 최대 약 400 내지 450℃의 온도에 도달할 수 있다.
에어로졸 형성 기질에 포함된 에어로졸 형성제는 하나 이상의 특성에 기초하여 선택될 수 있다. 기능적으로, 에어로졸 형성제는 에어로졸 형성제의 특정 휘발 온도를 초과하여 가열되는 경우, 휘발되어 니코틴 또는 향미제 또는 둘 모두를 에어로졸 상태로 전달할 수 있게 하는 메커니즘을 제공할 수 있다. 전형적으로, 상이한 에어로졸 형성제는 상이한 온도로 기화한다. 에어로졸 형성제는 예를 들어, 실온 또는 실온 주변에서 안정적으로 유지되지만, 예를 들어 40℃ 내지 450℃와 같은 더 높은 온도에서 휘발할 수 있는 이의 기능에 기초하여 선택될 수 있다. 또한, 에어로졸 형성제는, 기질이 담배 입자를 포함하는 담배계 생성물로 구성된 경우, 에어로졸 형성 기질에서 바람직한 레벨의 수분을 유지하도록 돕는 습윤제 유형 특성을 가질 수 있다. 특히, 일부 에어로졸 형성제는 습윤제로 기능하는 흡습성 재료로서, 즉 습윤제를 포함하는 기질을 습성으로 유지시키도록 돕는 재료이다.
조합된 에어로졸 형성제의 하나 이상의 특성을 이용하도록 하나 이상의 에어로졸 형성제가 조합될 수 있다. 예를 들어, 트리아세틴이 글리세린 및 물과 조합되어, 글리세린의 습윤 특성 및 활성 성분을 전달하는 트리아세틴의 기능을 이용할 수 있다.
본 발명에 따라, 강성 발열체 시트의 입자 및 에어로졸 형성 기질의 입자는 길이가 1 내지 15 밀리미터, 바람직하게는 2 내지 8 밀리미터의 범위일 수 있다. 바람직하게는, 각각의 입자는 유사한 크기 및 형상을 가질 수 있으며, 유도 코일에 대하여 일관된 배향으로 가급적 멀리 떨어져 있을 수 있다.
발열체로 다시 돌아가면, 전형적으로 이는 유도 가열될 수 있는 전도체이다. 발열체는 전형적으로 전자기 에너지를 흡수하여 이를 열로 변환할 수 있다. 본 발명에 따른 담배 소모품에서, 유도 가열 장치의 하나 또는 다수의 유도 코일에 의해 발생되는 전자기장을 변화시킴으로써, 발열체 층을 가열할 수 있고, 이어서 주로 열의 전도에 의해, 담배 제품의 에어로졸 형성 기질에 열을 전달한다. 이를 위해, 발열체 층은 에어로졸 형성 기질 층 및 그 안에 포함된 에어로졸 형성제와 긴밀하게 열 접촉된다. 발열체의 입자 특성으로 인해, 담배 입자에서의 입자의 분포에 따라 열이 생성된다.
본 발명에 따른 담배 소모품의 일부 바람직한 실시형태에서, 담배 재료는 재생 담배 재료일 수 있으며, 에어로졸 형성제는 글리세린을 포함한다. 바람직하게는, 담배 소모품은 재생 담배로 제조된다.
또한, 담배 또는 섬유를 연소시키지 않으면서 최적의 에어로졸 형성을 위한 충분한 열을 제공하기 위해, 다른 입자 전반에 걸친 발열체 입자의 형상, 강성률 및 분포를 포함하는 특정 특성은, 에어로졸 형성제를 포함하고 바람직하게는 에어로졸 형성제로서 글리세린을 포함하는 담배 입자와 조합되기에 발열체 입자가 적합하도록 신중하게 선택될 필요가 있을 수 있음이 확인되었다.
담배 입자에서 입자의 최적의 선택 및 분포를 통해, 가열을 위해 필요한 에너지가 감소될 수 있다. 그러나, 기질로부터 휘발성 화합물을 방출하기에 충분한 에너지가 여전히 제공된다. 에너지 감소는 담배 제품과 함께 사용되는 에어로졸 발생을 위한 유도 가열 장치의 에너지 소비를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 에어로졸 발생 기질의 과열 위험을 감소시킬 수도 있다. 또한, 담배 소모품에서 에어로졸 형성제의 소모를 매우 균일하고 완전한 방식으로 달성함으로써 에너지 효율이 달성된다. 특히, 담배 소모품의 주변 영역도 에어로졸 형성에 기여할 수 있다. 이에 의해, 담배 소모품 플러그와 같은 담배 소모품이 보다 효율적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 통상적으로 보다 광범위하게 가열된 또는 더 큰 에어로졸 형성 기질에서와 동일한 양의 휘발성 화합물을 담배 제품으로부터 증발시킴으로써, 담배 소모품의 크기가 감소될 수 있거나 흡연 경험이 향상될 수 있다. 따라서, 비용이 절감될 수 있고, 폐기물이 감소될 수 있다.
본 발명에 따른 담배 소모품의 특정 실시형태에 따라, 담배의 입자는 약 5 마이크로미터 내지 약 100 마이크로미터의 범위, 바람직하게는 약 10 마이크로미터 내지 약 80 마이크로미터의 범위의 크기를 가질 수 있으며, 예를 들어 20 마이크로미터 내지 50 마이크로미터의 크기를 가질 수 있다. 입자의 이러한 범위의 크기는, 담배 입자와 함께 발열체 입자의 균일한 분포를 가능하게 하기 위한 최적의 범위인 것으로 확인되었다. 너무 작은 입자는 이들이 필터, 예를 들어 흡연 물품에 사용되는 바와 같은 통상적인 필터를 통과할 수 있기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 이러한 필터는 본 발명에 따른 담배 소모품과 조합하여 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 특정 실시형태에 따라, 담배의 입자는, 손으로 만(roll-your-own) 담배(RYO, MYO, 롤리(rolly), 롤업(roll-up), 번(burn), 핸드-롤드(hand-rolled) 담배, 또는 간단히 롤이라고도 지칭됨)에 사용되는 담배의 크기를 가질 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 담배 입자는, 통과 증기 내에 및/또는 증기로부터 형성된 응축 에어로졸 내에 용이하게 혼입되는 원하는 향미제 및 자극제 성분을 제조하기 위한 Ploom Tech® 장치와 같은 당업계에 알려진 하이브리드 장치로 제조된 것과 같은 크기일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 발열체 입자는 Ploom Tech® 담배 입자와 유사할 수 있는 담배 입자보다 약간 더 클 수 있지만, (전형적인 손으로 만 담배 입자와 같이) 훨씬 더 클 수도 있는 반면에, 작은 발열체 입자는 교번 전자기장에 의해 유도될 때 이들이 상당한 와전류를 발생시킬 수 있게 하도록 대략 수 밀리미터인 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 발열체 입자는 바람직하게는, 1 내지 15 밀리미터 또는 보다 바람직하게는 2 내지 8 밀리미터의 직경, 및 1 밀리미터 미만의 두께를 갖는 평탄한 디스크(또는 환형 디스크)의 형상일 수 있다. 더 큰 입자는 담배 입자의 균일한 분포를 어렵게 하거나 불가능하게 한다. 더 큰 입자는 더 작은 입자만큼 미세하게 담배 입자에서 분포되지 않을 수 있다. 또한, 더 큰 입자는 담배 입자에서 벗어나서 점착되는 경향이 있으므로, 이들이 서로 접촉될 수 있다. 이는 국부적으로 증대된 열 발생으로 인해 바람직하지 않다. 본원에서 입자의 크기는 상응하는 구형 직경으로 이해된다. 바람직하게는, 발열체의 입자는 유사한 크기 및 형상을 가지며, (바람직하게는, 소모품과 함께 사용하기 위한 가열 장치의 구동 인덕터 코일의 중심축에 이들의 평면이 직교하는) 유도 코일에 대하여 일관된 배향으로 담배 입자 내에서 가급적 멀리 떨어져서 분포된다.
본 발명에 따른 담배 소모품의 다른 양태에 따라, 복수의 입자는 담배 제품의 약 4 중량% 내지 약 45 중량%, 바람직하게는 약 10 중량% 내지 약 40 중량%의 범위에 이를 수 있고, 예를 들어 30 중량%에 이를 수 있다. 발열체의 다양한 중량 퍼센트가 위에 제공되지만, 담배, 에어로졸 형성제, 결합제, 및 물의 중량 퍼센트를 포함하여, 담배 소모품을 포함하는 요소들의 조성의 변경은 담배 제품을 효과적으로 가열하기 위해 필요한 발열체의 중량 퍼센트의 조정을 필요로 한다는 것은 이제 당업자에게 명백할 것이다.
담배 소모품의 중량에 대한 이러한 중량 범위의 발열체 입자의 양은, 전체 담배 소모품에 걸쳐서 균일한 열 분포를 제공하기 위한 최적의 범위인 것으로 확인되었다. 또한, 발열체 입자의 이러한 중량 범위는 균일한 평균 온도, 예를 들어 200℃ 내지 240℃의 온도로 담배 입자를 가열하기에 충분한 열을 제공하기 위한 최적의 범위이다.
본 발명에 따른 담배 소모품의 다른 양태에 따라, 발열체 입자는 소결 재료를 포함할 수 있거나, 소결 재료로 제조될 수 있다. 소결 재료는 매우 다양한 전기, 자기 및 열 특성을 제공한다. 소결 재료는 세라믹, 금속성 또는 플라스틱 특성일 수 있다. 바람직하게는, 발열체 입자를 위해, 금속성 합금이 사용된다. 제조 공정에 따라, 이러한 소결 재료는 특정 적용예에 맞춤화될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 담배 제품에 사용되는 입자를 위한 소결 재료는 높은 열 전도율 및 높은 투자율을 갖는다.
본 발명에 따른 담배 소모품의 추가적인 양태에 따라, 입자는 화학적으로 불활성인 외측 표면을 포함할 수 있다. 화학적으로 불활성 표면은 담배 소모품이 가열될 때, 입자가 화학 반응을 일으키거나 어쩌면 바람직하지 않은 화학 반응을 초기화하는 촉매로서 작용하는 것을 방지한다. 불활성 화학물질 외측 표면은 발열체 재료 자체의 화학적으로 불활성 표면일 수 있다. 또한, 불활성 화학물질 외측 표면은, 화학적으로 불활성 커버 내에 발열체 재료를 캡슐화하는 화학적으로 불활성 커버 층일 수 있다. 커버 재료는 입자가 가열되는 만큼 높은 온도를 견딜 수 있다. 입자가 제조될 때, 캡슐화 단계가 소결 공정에 통합될 수 있다. 본원에서 화학적으로 불활성은, 담배 소모품을 가열함으로써 발생되어 담배 소모품에 존재하는 화학 물질과 관련하여 이해된다.
본 발명에 따른 담배 소모품의 일부 바람직한 실시형태에서, 입자는 페라이트로 제조될 수 있다. 페라이트는 높은 투자율을 갖는 강자성체이며, 특히 발열체 재료로서 적합하다. 페라이트의 주성분은 철이다. 예를 들어, 아연, 니켈, 망간과 같은 다른 금속성 성분, 또는 예를 들어 실리콘과 같은 비금속성 성분이 다양한 양으로 존재할 수 있다. 페라이트는 비교적 저렴하고, 상업적으로 입수 가능한 재료이다. 페라이트는 본 발명에 따른 담배 제품에 사용되는 입자의 크기 범위의 입자 형태로 입수 가능하다. 바람직하게는, 입자는 예를 들어, 미국의 Powder Processing Technology LLC에서 입수 가능한 FP350과 같은, 완전히 소결된 페라이트 분말이다.
본 발명에 따른 담배 제품의 또 다른 양태에 따라, 발열체는 약 200℃ 내지 약 450℃, 바람직하게는 약 240℃ 내지 약 400℃, 예를 들어 약 280℃의 퀴리 온도를 가질 수 있다.
나타낸 범위의 퀴리 온도를 갖는 발열체 재료를 포함하는 입자는, 담배 제품의 상당히 균일한 온도 분포가 달성될 수 있게 하며, 약 200℃ 내지 240℃의 평균 온도를 가능하게 한다. 또한, 에어로졸 형성 기질의 국부적인 온도는 대체로 발열체의 퀴리 온도를 초과하지 않거나 크게 초과하지 않는다. 따라서, 국부적인 온도는, 에어로졸 형성 기질의 현저한 연소가 발생하지 않는, 약 400℃ 미만일 수 있다.
발열체 재료가 이의 퀴리 온도에 도달하는 경우, 자기 특성이 변화된다. 퀴리 온도에서, 발열체 재료는 강자성 상으로부터 상자성 상으로 변화된다. 이러한 시점에, 강자성 영역의 배향으로 인한 에너지 손실에 기초하여 가열이 중지된다. 이어서, 추가적인 가열은 주로 와전류 형성에 기초함으로써, 발열체 재료의 퀴리 온도에 도달할 때, 가열 과정이 자동으로 감소된다. 에어로졸 형성 기질의 과열 위험을 감소시키는 것은 퀴리 온도를 갖는 발열체 재료의 사용에 의해 지원될 수 있으며, 이는 특정 최대 온도까지만 히스테리시스 손실로 인한 가열 과정을 허용한다. 바람직하게는, 발열체 재료 및 이의 퀴리 온도는, 최적의 에어로졸 발생을 위해 담배 제품에서 최적의 온도 및 온도 분포를 달성하기 위한 에어로졸 형성 기질의 조성에 맞춰진다.
본 발명의 다른 변형예에 따라, 소모품은 담배 막대(tobacco rod)를 수득하기 위해 균일한 혼합물의 둘레에 둘러싸이는 종이 시트를 더 포함할 수 있다. 막대는, 약 3 밀리미터 내지 약 30 밀리미터, 바람직하게는 약 8 밀리미터 내지 약 20 밀리미터의 범위이고, 예를 들어 10 밀리미터인 막대 직경을 가질 수 있다. 막대는, 약 10 밀리미터 내지 약 100 밀리미터, 바람직하게는 약 20 밀리미터 내지 약 50 밀리미터의 범위이고, 예를 들어 30 밀리미터인 막대 길이를 가질 수 있다. 바람직하게는, 막대는 원형 또는 타원형 단면을 갖는다. 그러나, 막대는 직사각형 또는 다각형의 단면을 가질 수도 있다.
소비자에 의한 소모품 조작을 용이하게 하기 위해, 순차적으로 형성되는 막대, 필터, 및 마우스피스를 포함하는 담배 스틱으로 막대가 제공될 수 있다. 필터는 막대 재료로부터 형성된 에어로졸을 냉각시킬 수 있는 재료일 수 있으며, 형성된 에어로졸에 존재하는 구성 성분을 변화시킬 수도 있다. 예를 들어, 필터가 폴리락트산 또는 유사한 폴리머로 형성된 경우, 필터는 에어로졸에서 페놀 레벨을 감소시키거나 제거할 수 있다. 또한, 필터는 임의의 큰 응축 액적을 우선적으로 그 자체에 부착시킬 수 있어서, 이러한 액적이 형성되어 마우스피스 구역에 부착되는 것을 방지할 수 있다; 이를 달성하기 위해, 예를 들어 당업자에게 알려진 바와 같은 거친 또는 직물형 표면을 포함할 수 있다. 막대, 필터, 및 마우스피스는 막대의 조작을 원활하게 하기에 충분한 강성을 갖는 종이로 둘러싸일 수 있다. 담배 스틱의 길이는 20 밀리미터 내지 110 밀리미터일 수 있으며, 바람직하게는 약 45 밀리미터의 길이일 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 양태에서, 예를 들어 담배 스틱과 같은, 담배 재료 수용 장치가 제공될 수 있으며, 장치는 본 출원에서 설명된 바와 같은 담배 소모품 및 필터를 포함한다. 이 경우, 담배 소모품 및 필터는 세로형 방식으로 정렬되며, 담배 재료 수용 장치에 필터 및 담배 소모품을 고정시키기 위해, 예를 들어 종이와 같은 시트 재료로 둘러싸인다.
본 발명의 다른 변형예에 따라, 소모품은 균일한 혼합물을 수용하도록 배치된 캡슐을 더 포함할 수 있다. 캡슐은 공기 흐름을 가능하게 하기 위해 적어도 하나의 면에서 다공성이도록 배치될 수 있다.
본 개시물의 다른 양태에 따라, 에어로졸 발생 장치가 제공되고, 에어로졸 발생 장치는,
- 임의의 이전 양태에 따른 소모품을 수용하도록 배치된 가열 격실;
- 상기 소모품을 유도 가열하도록 배치된 유도 가열 조립체를 포함한다.
본 개시물의 다른 양태에 따라, 에어로졸 발생을 위한 유도 가열식 소모품을 제조하는 방법이 제공되고, 방법은,
- 에어로졸 형성 기질 시트를 제공하는 단계;
- 발열체 시트를 제공하는 단계;
- 강성 시트를 수득하기 위해, 발열체 시트를 에어로졸 형성 기질 시트와 조합하는 단계;
- 강성 시트를 작은 크기의 입자로 절단하는 단계;
- 상기 작은 입자를 에어로졸 형성 기질의 입자와 혼합하는 단계를 포함한다.
강성 발열체 입자는 발열체 시트의 강성률보다 더 큰 강성률을 가질 수 있다. 바람직하게는, 강성 발열체 입자는 기질 층의 강성률의 110% 이하의 강성률을 가지며(즉, 조합물은 단독 기질 층보다 10% 초과로 더 강성이어서는 안됨), 가장 바람직하게는 조합물은 단독 기질 층의 강성률의 105% 이하이어야 한다. 가장 유리하게는, 강성 발열체 입자는 발열체 층이 조합되는 기질의 강성률과 실질적으로 동일한 강성률을 가질 수 있다(예를 들어, 단독 기질 층의 강성률보다 가령 1% 이하로 더 강성임).
본 개시물의 다른 양태에 따라, 에어로졸 발생을 위한 유도 가열식 소모품을 제조하는 방법이 제공되고, 방법은,
- 고형 에어로졸 형성 기질 시트를 제공하는 단계;
- 발열체 시트를 제공하는 단계;
- 조합된 시트를 수득하기 위해, 발열체 시트를 고형 에어로졸 형성 기질 시트와 조합하는 단계;
- 조합된 시트를 발열체 입자로 절단하는 단계;
- 상기 발열체 입자를 에어로졸 형성 기질의 입자와 혼합하는 단계를 포함한다.
이는 발열체 입자의 강성률을 증가시키는 장점이 있다.
에어로졸 발생을 위한 유도 가열식 소모품을 제조하는 방법에서, 강성 시트를 작은 크기의 입자로 절단하는 단계 전에, 방법은,
- 제2 에어로졸 형성 기질 시트를 제공하는 단계;
- 제2 강성 발열체 시트를 수득하기 위해, 강성 시트를 에어로졸 형성 기질 시트와 조합하는 단계를 더 포함한다.
에어로졸 발생을 위한 유도 가열식 소모품을 제조하는 방법에서, 강성 시트를 작은 크기의 입자로 절단하는 단계 전에, 방법은,
- 에어로졸 형성 기질 시트 및 발열체 시트를 천공하는 단계를 더 포함한다.
에어로졸 형성 층 및 유도 가열식 발열체 층을 천공하는 단계는, 시트를 통하여 완전히 연장되어 결과적인 소모품을 통하여 완전히 연장되는 천공을 생성한다. 전술한 바와 같이, 천공은 에어로졸 발생 장치에서 사용 동안 에어로졸 발생 물품을 통하는 공기 흐름을 촉진하며, 표피 효과로 인해 가열 효율을 개선할 수 있다. 천공은 결과적인 에어로졸 발생 물품의 공극률, 및 이에 따른 공기 투과율이 신중하게 제어 및 최적화될 수 있게 한다.
에어로졸 형성 기질 및 발열체의 층을 천공하는 단계는, 기계적으로(예를 들어, 천공 롤러에 의해 또는 전술한 엠보싱 롤러 또는 디보싱 롤러에 의해), 정전기적으로, 또는 레이저에 의해 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 양태에 따라, 강성 발열체의 입자 및 에어로졸 형성 기질의 입자를 포함하는 유도 가열식 담배 소모품의 개략도이다;
도 2는 본 발명의 일 양태에 따라, 에어로졸 형성 기질 시트와 조합된 발열체 시트를 포함하는 강성 발열체 시트의 측면도이다;
도 3은 2개의 에어로졸 형성 기질 시트의 중간에 조합된 발열체 시트를 포함하는 제2 강성 발열체 시트의 측면도이다; 그리고
도 4는 본 개시물에 따른 에어로졸 발생 장치의 일부의 개략도이다.
이제 본 개시물의 실시형태가 첨부된 도면을 참조하여 단지 실시예로서 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 유도 가열식 담배 소모품(100)의 개략도를 제공한다.
도 2는 에어로졸 형성 기질 시트(102)와 조합된 발열체 시트(104)를 포함하는 제1 강성 발열체 입자(106)를 도시한다.
대안적으로, 일부 실시형태에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 강성 발열체 시트(107)는 제1 강성 발열체 입자(106)와 조합된 추가적인 에어로졸 형성 기질 시트(103)를 포함할 수 있으므로, 발열체 시트(104)가 제1 및 제2 에어로졸 형성 기질 시트(102 및 103)에 부착되도록, 발열체 세트(104)는 제1 및 제2 에어로졸 형성 기질 시트(102 및 103)의 중간에 위치된다. 대안적으로, 강성 발열체 시트는 복수의 제1 강성 발열체 입자(106)의 조합물일 수 있거나, 복수의 제2 강성 발열체 시트(107)의 조합물일 수 있거나, 또는 복수의 제1 강성 발열체 입자 및 제2 강성 발열체 시트(106 및 107)의 조합물일 수 있다.
부착 또는 조합은 프린팅, 접착, 적층, 결합, 점착 중의 기술을 포함한다.
따라서, 유도 가열식 발열체 층(104)은 에어로졸 형성 기질 층에 의해 둘러싸인다. 이러한 접근법의 한 가지 장점은 가열 효율을 개선할 수 있다는 점이다. 이러한 접근법의 다른 장점은, 에어로졸 형성 기질 층(104 및 103) 및 접착제가 유도 가열식 발열체 층의 둘레에 보호용 봉입물(enclosure)(예를 들어, 철을 포함함)을 형성할 수 있으므로, 유도 가열식 발열체의 산화를 방지할 수 있다는 점 때문에(접착제의 두께는 약 10 마이크로미터일 수 있음), 유도 가열식 발열체 층의 저장 수명을 연장시킬 수 있다는 점이다.
이는 또한 도 2에 도시된 본 발명의 실시형태에 대한 경우일 수 있다.
에어로졸 형성 기질 시트(102 및/또는 103)는, (예를 들어, 담배 파생물, 발포 담배, 담배 추출물, 균질 담배, 담배 대용물, 또는 이들의 임의의 조합물, 바람직하게는 제조하기에 용이한 재생 담배를 형성하기 위해 소정의 방식으로 처리되었을 수 있는) 담배를 포함한다.
에어로졸 형성 기질의 입자(108)는, (예를 들어, 담배 파생물, 발포 담배, 재생 담배, 담배 추출물, 균질 담배, 담배 대용물 또는 이들의 임의의 조합물을 형성하기 위해 또한 처리될 수 있는) 담배를 포함한다.
도 1을 다시 참조하면, 소모품(100)은 에어로졸 형성 기질의 입자(108), 및 제1 강성 발열체 입자 및/또는 제2 강성 발열체 시트(106 및/또는 107)를 포함한다.
제1 강성 발열체 입자 및/또는 제2 강성 발열체 시트(106 및/또는 107)는 유사한 크기 및 형상을 가지며, 유도 코일에 대하여 일관된 배향으로 담배 입자(108) 내에서 가급적 멀리 떨어져서 분포된다. 본 실시형태에서, 발열체 입자는 작은 디스크의 형상이다. 그러나, 대안적인 실시형태에서, 이들은 환형 디스크의 형상일 수 있다. 또한, 이들은 리본의 형상일 수 있지만, 이 경우, 유도 코일에 대하여 리본의 일관된 배향을 달성하려고 시도하는 것이 더 중요하다.
제1 강성 발열체 입자 및 제2 강성 발열체 시트(106 및 107)가 형성되는 발열체를 제조하기 위해, 일부 실시형태에서, 미리 형성된 에어로졸 형성 기질 시트가 미리 형성된 발열체 시트와 조합된다. 다양한 실시형태에서, 이는 인접되는 기질 시트와 발열체 시트의 면들 사이에 접착제를 제공함으로써 달성된다. 접착제로 인해, 또는 기질 시트와 발열체 시트가 결합되는 임의의 다른 형태의 공정으로 인해, 인접되면, 시트들이 조합된다. 제2 강성 발열체 시트(107)에서와 같이 추가적인 에어로졸 형성 기질 층이 있는 경우, 추가적인 에어로졸 형성 기질 시트는, 다른 에어로졸 형성 기질이 결합되거나 결합될 면에 대한 발열체 시트의 대향 면에 결합된다. 에어로졸 형성 기질 시트의 수와 관계없이, 이는 강성 발열체 시트를 제공한다. 이는 발열체에 대한 추가적인 처리가 수행될 필요가 없음을 의미한다.
에어로졸 형성 기질 시트(들)의 강성률, 및 발열체 시트의 대응하는 강성률로 인해, 발열체는 유도 가열이 인가될 때 컬링을 최소화하기에 충분한 전단 강도를 갖는다. 이는 층이 놓여서 원하는 특성을 제공하게 하기 위한 추가적인 처리가 또한 필요한 비-고형물 형태로 하나의 층이 제공되거나 층들을 조합할 때 어느 하나의 층을 건조 또는 경화시킬 필요 없이, 다양한 층이 시트로서 미리 형성됨으로써 부분적으로 달성된다. 발열체가 설명된 방식으로 형성됨으로써, 추가적인 처리가 필요 없이, 원하는 특성이 제공된다. 또한, 층들을 조합하는 공정 동안 하나의 층이 비-고형물 형태로 제공되는 경우, 비-고형물 형태로 제공된 그 층은 원하는 강성률을 갖지 않을 것이며, 이는 층의 전반에 걸친, 그리고 또한 별개의 발열체들 간에 강성률의 편차를 유발할 수 있다. 이는 발열체가 제조되기 전에 강성률을 알 수 없게 하면서, 발열체의 강성률의 더 큰 편차를 야기할 것이다. 미리 형성된 시트들을 사용함으로써, 이들이 조합되기 전에 시트들의 강성률을 알 수 있으므로, 예를 들어 최소 전단 강도를 가짐으로써, 임계치 강성률을 충족시키는 경우에만, 그리고 일부 실시형태에서, 시트에 걸친 전단 강도의 최소 균일성을 충족시키는 경우에만, 각각의 시트가 사용될 수 있게 한다.
본 발명에 따른 담배 소모품(100)을 형성하기 위해, 강성 발열체 시트가 입자로 절단되어, 전단 입자를 제공한다(절단 공정에 의해 층이 전단된 경우). 그 다음, 일부 실시형태에서, 이러한 입자는 에어로졸 형성 기질의 입자와 함께 혼합된다. 결과적인 혼합물은 막대를 형성하도록 포장지(예를 들어, 종이)의 둘레에 둘러싸일 수 있다. 그 다음, 이러한 연속적인 막대는 에어로졸 발생을 위한 유도 가열 장치(400)와 조합하여 사용될 담배 플러그를 위한 필요한 크기로 절단된다.
대안적으로, 결과적인 혼합물은 에어로졸 발생을 위한 유도 가열 장치(400)와 조합하여 사용될 캡슐(도시되지 않음)에 넣어질 수 있다. 캡슐은 기류를 가능하게 하기 위한 적어도 하나의 다공성 면을 가질 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 개시물의 일 실시예에 따른 증기 발생 장치(400)가 개략적으로 도시된다. 증기 발생 장치(400)는 하우징(412)을 포함한다. 장치(400)는 고주파로 작동되도록 구성될 수 있는, 제어 회로(417) 및 전원(416)을 포함한다. 전형적으로, 전원은 예를 들어, 유도 재충전 가능할 수 있는 하나 이상의 배터리를 포함한다. 또한, 장치(400)는 공기 흡입구(도시되지 않음)를 포함한다.
증기 발생 장치(400)는 증기 발생(즉, 기화성) 물질을 가열하기 위한 유도 가열 조립체(420)를 포함한다. 유도 가열 조립체(420)는, 전술한 바와 같이 대응하는 형상의 대체로 원통형 유도 가열식 캡슐 또는 막대(100)를 수용하도록 배치된 대체로 원통형 가열 격실(424)을 포함한다. 전형적으로, 유도 가열식 캡슐은 외측 층 또는 막을 포함하며, 외측 층 또는 막은 공기 투과성이다. 예를 들어, 유도 가열식 캡슐은, 에어로졸 형성 기질의 입자와 유도 가열식 강성 발열체의 입자의 혼합물을 수용하는 일회용 캡슐일 수 있다.
도면에 사용된 참조 번호
100: 소모품
102: 제1 에어로졸 형성 기질 시트 또는 제1 에어로졸 형성 기질 층
103: 제2 에어로졸 형성 기질 시트
104: 발열체 시트 또는 발열체 층
106: 제1 강성 발열체 시트, 제1 강성 발열체 입자 또는 제1 강성 발열체 층
107: 제2 강성 발열체 시트
108: 에어로졸 형성 기질의 입자
400: 에어로졸 증기 장치
412: 하우징
416: 전원
417: 제어 회로
420: 유도 가열 조립체
424: 가열 격실
430: 유도 코일

Claims (21)

  1. 에어로졸 발생을 위한 유도 가열식 소모품(100)으로서,
    상기 소모품(100)은 향미 형성 입자, 및 복수의 발열체 입자 형태의 발열체를 포함하며,
    각각의 발열체 입자는 제1 강성 발열체 입자(106)를 수득하기 위한, 제1 에어로졸 형성 기질 층(102)과 발열체 층(104)의 조합물이고,
    상기 제1 에어로졸 형성 기질 층은 상기 발열체 층의 강성률보다 더 큰 강성률을 갖는,
    에어로졸 발생을 위한 유도 가열식 소모품(100).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 강성 발열체 입자(106)는 상기 발열체 층(104)이 조합되는 상기 제1 에어로졸 형성 기질 층의 강성률과 실질적으로 동일한 강성률을 갖는, 에어로졸 발생을 위한 유도 가열식 소모품(100).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 강성 발열체 입자(106)는,
    - 적어도 제1 에어로졸 형성 기질 시트;
    - 상기 제1 에어로졸 형성 기질 층(102) 및 상기 발열체 층(104)으로 각각 형성된 발열체 시트를 포함하며,
    상기 제1 에어로졸 형성 기질 시트 및 상기 발열체 시트는 함께 부착되도록 배치되고 제1 강성 발열체 시트를 형성하는, 에어로졸 발생을 위한 유도 가열식 소모품(100).
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 발열체는 적어도 250 MPa의 전단 강도를 갖는, 에어로졸 발생을 위한 유도 가열식 소모품(100).
  5. 제3항에 있어서,
    적어도 상기 제1 에어로졸 형성 기질 시트 및 상기 발열체 시트를 통하여 연장되는 천공을 더 포함하는, 에어로졸 발생을 위한 유도 가열식 소모품(100).
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 강성 발열체 시트는,
    - 제2 에어로졸 형성 기질 시트(103)를 더 포함하며,
    상기 제2 에어로졸 형성 기질 시트(103) 및 상기 제1 강성 발열체 시트는, 상기 제1 강성 발열체 시트의 강성률과 실질적으로 동일하거나 상기 제1 강성 발열체 시트의 강성률보다 더 큰 강성률을 갖는 제2 강성 발열체 시트(107)를 수득하기 위해 함께 부착되도록 배치되는, 에어로졸 발생을 위한 유도 가열식 소모품(100).
  7. 제6항에 있어서,
    상기 천공은 상기 제2 에어로졸 형성 기질 시트(103)를 통하여 연장되는, 에어로졸 발생을 위한 유도 가열식 소모품(100).
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    부착 또는 조합은 프린팅, 접착, 적층, 결합, 점착 중의 기술을 포함하는, 에어로졸 발생을 위한 유도 가열식 소모품(100).
  9. 제6항에 있어서,
    상기 발열체의 입자는 특정 형상의 입자를 형성하도록 상기 제1 강성 발열체 시트 또는 상기 제2 강성 발열체 시트(107)를 절단함으로써 수득되는, 에어로졸 발생을 위한 유도 가열식 소모품(100).
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제1 강성 발열체 시트 및 상기 제2 강성 발열체 시트(107)의 입자 및 에어로졸 형성 기질의 입자(108)는 균질한 혼합물을 수득하기 위해 함께 혼합되는, 에어로졸 발생을 위한 유도 가열식 소모품(100).
  11. 제6항에 있어서,
    상기 제1 강성 발열체 시트 및 상기 제2 강성 발열체 시트(107)의 입자는 디스크의 형상인, 에어로졸 발생을 위한 유도 가열식 소모품(100).
  12. 제6항에 있어서,
    상기 제1 강성 발열체 시트 및 상기 제2 강성 발열체 시트(107)의 입자 및 에어로졸 형성 기질의 입자(108)의 형상은 라인, 스트랜드, 작은 정사각형과 같은 다각형, 디스크와 같은 곡선, 타원형, 환형, 원형을 포함하는, 에어로졸 발생을 위한 유도 가열식 소모품(100).
  13. 제6항에 있어서,
    상기 제1 에어로졸 형성 기질 시트, 상기 제2 에어로졸 형성 기질 시트(103) 및 상기 에어로졸 형성 기질의 입자(108)는, 담배, 담배 파생물, 발포 담배, 담배 추출물, 균질 담배, 담배 대용물, 셀룰로오스 섬유, 담배 줄기 섬유 및 탄산칼슘과 같은 무기 충전제 중 어느 하나 이상 및 담배를 포함하는 재생 담배, 또는 이들의 임의의 조합물을 포함하는, 에어로졸 발생을 위한 유도 가열식 소모품(100).
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    강성 발열체의 입자 및 에어로졸 형성 기질의 입자는 길이 및/또는 직경이 1 내지 15 밀리미터의 범위인, 에어로졸 발생을 위한 유도 가열식 소모품(100).
  15. 제10항에 있어서,
    상기 소모품(100)은 담배 막대를 형성하기 위해 상기 균질한 혼합물의 둘레에 둘러싸이도록 배치된 종이 시트를 더 포함하는, 에어로졸 발생을 위한 유도 가열식 소모품(100).
  16. 제10항에 있어서,
    상기 소모품(100)은 상기 혼합물을 수용하도록 배치된 캡슐을 더 포함하는, 에어로졸 발생을 위한 유도 가열식 소모품(100).
  17. 제16항에 있어서,
    상기 캡슐은 적어도 하나의 면에서 다공성이도록 배치되는, 에어로졸 발생을 위한 유도 가열식 소모품(100).
  18. 에어로졸 발생 장치(400)로서,
    - 제1항 또는 제2항에 따른 소모품(100)을 수용하도록 배치된 가열 격실(424);
    - 상기 소모품(100)을 유도 가열하도록 배치된 유도 가열 조립체(420)를 포함하는,
    에어로졸 발생 장치(400).
  19. 제1항 또는 제2항에 따른 에어로졸 발생을 위한 유도 가열식 소모품(100)을 제조하는 방법으로서,
    - 적어도 제1 에어로졸 형성 기질 층(102)을 제공하는 단계;
    - 발열체 층(104)을 제공하는 단계;
    - 제1 강성 발열체 층(106)을 수득하기 위해, 상기 발열체 층(104)을 상기 제1 에어로졸 형성 기질 층(102)과 조합하는 단계;
    - 상기 제1 강성 발열체 층(106)을 작은 크기의 입자로 절단하는 단계;
    - 상기 작은 입자를 에어로졸 형성 기질의 입자(108)와 혼합하는 단계를 포함하는,
    제1항 또는 제2항에 따른 에어로졸 발생을 위한 유도 가열식 소모품(100)을 제조하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 강성 발열체 층(106)을 작은 크기의 입자로 절단하는 단계 전에, 상기 방법은,
    - 제2 에어로졸 형성 기질 시트(103)를 제공하는 단계;
    - 제2 강성 발열체 시트(107)를 수득하기 위해, 상기 제1 강성 발열체 층(106)을 상기 제2 에어로졸 형성 기질 시트(103)와 조합하는 단계를 더 포함하는, 에어로졸 발생을 위한 유도 가열식 소모품(100)을 제조하는 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 제1 강성 발열체 층(106)을 작은 크기의 입자로 절단하는 단계 전에, 상기 방법은,
    - 상기 제1 에어로졸 형성 기질 층(102) 및 발열체 층(104)을 천공하는 단계를 더 포함하는, 에어로졸 발생을 위한 유도 가열식 소모품(100)을 제조하는 방법.
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